如何运用化学实验发展西藏高中理科学生能力

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　　摘要：西藏自治区搞新课程改革一般分为：自主探究、合作交流、成果展示、总结点评四个环节。而自主探究是其中最重要的一环。课堂教学效果很大程度取决于自主探究这一环节。文章通过讲述如何在化学课堂通过改进化学实验、开展主题性化学实践活动、引导学生进行合作探究，使学生在内心产生一种探究的欲望，使每一个学生都去做一个发现者、研究者、探索者。从而培养理科生的合作探究的能力，培养学生动手能力，培养学生勇于探索的科学品质。
　　关键词：自主探究;化学实验;实践活动;创新能力
　　化学是一门以实验为基础的自然科学。实验以其生动、直观、新异有趣等特点，对学生具有极大的吸引力。而西藏的中学化学实验教学往往受到场所、设备、资金等条件的限制，不能正常地开展;同时还由于我区部分教师对实验教学不够重视以及实验教学的作用得不到充分的发挥，使得实验教学仍是西藏化学教育中的薄弱环节。而实验教学是培养学生创新素质的基本途径。因此，作为一名边疆省份的化学教师，要千方百计地做好演示实验和学生分组实验，鼓励并指导学生做一些选做实验和家庭小实验，同时要开动脑筋、勇于创新，根椐教学需要和具体情况大胆进行化学实验改革，提高化学实验教学质量，培养学生的创新精神。
　　新课程改革将科学探究作为一种重要的学习方式，重视和强调学生自主的、开放的探究式学习。由于科学探究的突出地位和作用，如何在化学课堂教学中实施探究性教学成为当前课程改革实践中的一个主要课题。化学是以实验为基础的学科。许多化学教师在教学中都在努力地尝试结合化学实验来培养学生的创新能力。我以测定物质纯度实验为例来讲讲如何改进高中化学实验，培养学生创新能力。希望我的努力能够对高中化学高效课堂的构建能起到一定作用。
　　一、提出以实验设计为中心问题、培养学生进行合作探究的能力
　　高中化学中经常有物质纯度测定的实验设计。你比如：氢氧化钠中混有碳酸钠，请你设计实验方案来测出氢氧化钠的纯度。
　　首先要求学生自己去找资料，结合自己已有的知识，设计出能测定NaOH纯度的可行性方案，然后以学习小组为单位，进行分组讨论，找出本组最好的实验设计方案（教师可适当给出提示性和修正）。
　　二、提出实验假设、设计实验方案、培养学生勇于探索的科学品质
　　通过分组讨论，合作交流之后，每一个学习小组提出一个可行性实验设计方案，共五个可行性方案：
　　第一组可行性方案：
　　① 将样品配制成稀溶液
　　②取等体积两份溶液
　　③ 一份中滴加甲基橙，另一份中滴加酚酞，分别用同浓度的盐酸滴定
　　④ 测出所消耗盐酸的体积分别为V1ml和V2ml，
　　⑤用C（HCl）、V1、V2计算NaOH的纯度。
　　第二组可行性方案
　　① 向称取的m1g样品中加入足量盐酸或稀硫酸
　　② 用NaOH溶液或碱石灰吸收生成的CO2并称出其质量为m2g
　　③ 用m1和m2计算NaOH的纯度。
　　第三组可行性方案
　　① 向称取的mg样品中加入足量盐酸或稀硫酸
　　② 测量出所生成的CO2体积Vml，由V换算出Na2CO3的质量
　　③ 计算NaOH的纯度。
　　三、让学生用实验验证自己的设计方案、培养学生动手能力
　　每个学习小组提出实验设计方案，并根据实验方案选择所需仪器、药品;并设计实验步骤交给老师。老师检查后合格后，在实验室为学生准备好所需的仪器和药品，在课堂上让各学习小组进行分组实验，要求仔细观察实验现象作好实验记录及数据处理，并与老师给出的准确结果进行对比，列出有待讨论的问题。
　　四、以实验中存在的问题为中心进行探究、培养学生创造性思维能力
　　实验结束后，各个学习小组将在实验过程中发现的问题一一展示出来，师生相互质疑、讨论、探究，尽可能使问题当堂解决，对仍有争议和疑惑的问题，可设计方案在课后回实验室实验室进行实验验证。现将教学中各个学习小组遇到的问题提出来讨论：
　　【第一组方案】
　　学生质疑：第一组没有称量样品的质量，仅仅根据盐酸的浓度和两次滴定所消耗的盐酸的体积怎样计算NaOH的质量分数？
　　讨论探究：从反应方程式特点分析，若用酚酞作指示剂，则消耗的HCl物质的量即为NaOH和Na2CO3总物质的量，用甲基橙作指示剂所消耗盐酸物质的量与用酚酞作指示剂所消耗盐酸的物质的量之差即为Na2CO3的物质的量。
　　用甲基橙作指示剂所消耗盐酸的体积为V1ml
　　用酚酞作指示剂所消耗HCl的体积为V2ml
　　盐酸的浓度为Cmol/L
　　所以 n（Na2CO3）= C（V1-V2）/1000
　　n（NaOH）= CV2/1000 - C（V1-V2）/1000 = （2V2-V1）C/1000
　　根据n（Na2CO3）和n（NaOH）即可求出w（NaOH）。
　　【第二组方案】
　　学生质疑1：若选用盐酸，再在浓H2SO4前加一个盛饱和NaHCO3的洗气瓶是否可行？
　　探究讨论：盐酸与饱和NaHCO3反应生成CO2，使测定的m（CO2）偏大，故应选用硫酸。此法不可行。
　　学生质疑2：盛浓H2SO4的洗气瓶和盛碱石灰的干燥管作用分别是什么？若没有这两个装置，测出的CO2质量将有怎样的误差？
　　讨论探究：浓硫酸吸收CO2气体中混有的水蒸气，盛碱石灰的干燥管吸收可能倒流进的空气中含有的CO2和水蒸氣，若无这两个装置，m（CO2）将偏大。
　　学生质疑3：按以上装置生成的CO2能完全被碱石灰吸收吗？若不能说明原因。
　　讨论探究：因反应后烧瓶中会留有CO2，这部分CO2不能被碱石灰吸收，故应在烧瓶上再接一个导管，待反应结束后鼓入已除去CO2的空气，将剩余CO2推入碱石灰中使其完全被吸收。 　　学生质疑4：原装置留有的空气中还可能含有少量的CO2，怎样排除干扰？
　　讨论探究：加入H2SO4反应之前，先打开a活塞断开b处橡皮管，鼓入空气一会儿，再关闭a连接b处橡皮管，然后滴入H2SO4反应。
　　【第三组方案】
　　学生质疑1：测量气体体积前是否要干燥？
　　讨论探究：用排溶液的方法测CO2的体积，水的体积不影响气体体积的测定.故不需用浓硫酸干燥。
　　学生质疑2：用排水法能否测出CO2体积？如不能，可采用什么措施？
　　讨论探究：因CO2能溶于水（1：1），故不能用排水法测CO2的体积，可改用排饱和NaHCO3溶液的方法。
　　学生质疑3：若用排饱和NaHCO3溶液的方法测CO2体积，用盐酸与用硫酸相比，哪种酸更好？
　　讨论探究：因盐酸挥发出的HCl与NaHCO3溶液作用产生CO2，使CO2体积偏大.故不宜用盐酸与样品反应，应选用稀H2SO4。
　　学生质疑4：反应后烧杯中总会留有CO2是否影响测出的CO2的体积？
　　讨论探究：因为在相同条件下，烧瓶中留下的CO2体积等于排出的原瓶中空气的体积，所以不影响CO2体积的测定。
　　总之，化学课堂上进行试验改进和探究的目的在于将学习过程转化成探寻解决问题方法的过程，而不单纯是知识的传授。我们应通过多种途径让学生掌握探究、思索的方法。这种学习过程是有意义的学习过程，符合中学生的认知特点和心理活动规律的过程。因此，学生的试验探究活动应贯穿于整个化学教学始终。教学时，教师要尽可能多地为学生创造试验探究的机会，放手让学生去设计试验方案、去自己动手完成试验。在整个实验设计和验证过程中都能起到培养学生创新思维和创新能力的作用。这些能力将有助于他们适应未来社会和终身学习的需要，从而获得可持续发展的坚实基础。
　　参考文献
　　[1]2004.12《中学化学教学参考》第11页，邵正芬撰写的《课堂教学与研究性学习》
　　[2]2005.6《中学化学教学参考》第28页，蒋逸萍撰写的《化学教学中自主探究性学习的研究》
　　注：本文成果系西藏自治区教育科学“十三五”规划 2017年底一般课题《西藏理科學生学习兴趣培养研究》阶段性成果，课题批准文号：XZJKY21742。
　　（作者单位：西藏格尔木办事处中学）
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